路由器技術

路由器技術是指對網路信息的轉發和交換的技術。目前已經進入第五代路由器技術。

基本介紹

• 中文名：路由器技術
• 外文名：The router technology

技術簡介

路由器技術發展的五大時代。隨著我國路由行業的發展，路由器技術也在不斷的革新和升級，從第一代到第五代，路由技術正在一步步向智慧型化邁進，在通信網路中的作用更加的重要，實現業務靈活性和高性能的有機結合。

技術發展

第一代

集中轉發，匯流排交換

典型產品：華為Quidway R2500系列路由器。

最初的IP網路並不大，其網關所需要連線的設備及其需要處理的負載也很小。這個時候網關（路由器）基本上可以用一台計算機插多塊網路接口卡的方式來實現。接口卡與中央處理器（CPU）之間通過內部匯流排相連，CPU負責所有事務處理，包括路由收集、轉發處理、設備管理等。網路接口收到報文後通過內部匯流排傳遞給CPU，由CPU完成所有處理後從另一個網路接口傳遞出去。

第二代

集中+分布轉發，接口模組化，匯流排交換

典型產品：華為Quidway R3600系列路由器。

由於每一個報文都要經過匯流排送交CPU處理，隨著網路用戶的增多，網路流量的增大，接口數量、匯流排頻寬和CPU的瓶頸就越來越突出。於是很自然地想到如何提高網路接口數量，如何把CPU和匯流排的負擔降下來？為了解決這個問題，第二代路由器技術就在網路接口卡上進行一些智慧型化處理，由於網路用戶通常只會訪問少數的幾個地方，因此可以考慮把少數常用的路由信息採用Cache技術保留在業務接口卡上，這樣大多數報文就可以直接通過業務板Cache的路由表進行轉發，以減少對匯流排和CPU的需求。對於Cache中不能找到的報文送交CPU處理。

第三代

分布轉發，匯流排交換

典型產品：華為Quidway NetEngine 16/08系列路由器。

90年代以後Web技術的出現，使IP網路得到迅猛的發展。網路用戶的訪問面得到很大的拓寬，用戶訪問的地方已不像以前那樣固定，這樣往往出現無法從Cache中找到路由的現象，於是匯流排和CPU瓶頸的問題再次出現。另外由於用戶的增加，路由器技術的接口數量不足也暴露出來了。為了解決這個問題，第三代路由器技術應運而生。第三代路由器技術採用全分散式結構—路由與轉發分離的技術，主控板負責整個設備的管理和路由的收集、計算功能，並把計算形成的轉發表下發到各業務板；各業務板根據保存的路由轉發表能夠獨立進行路由轉發。另外匯流排技術也得到了較大的發展，通過匯流排、業務板之間的數據轉發完全獨立於主控板，實現了並行高速處理，使得路由器技術的處理性能成倍提高。

第四代

ASIC分布轉發，網路交換

典型產品：Juniper M40/160系列產品。

九十年代中後期，隨著IP網路的商業化，Web技術出現以後，Internet技術得到空前的發展，Internet用戶迅猛增加。網路流量特別是核心網路的流量以指數級增長，傳統的基於軟體的IP路由器技術已經無法滿足網路發展的需要。以常見的主幹節點2.5G POS連線埠為例，按照IP最小報文40位元組計算，2.5G POS連線埠線速的流量約為6.5Mpps。而且報文處理中需要包含諸如QoS保證、路由查找、二層幀頭的剝離/添加等複雜操作，以傳統的做法是不可能實現的。於是一些廠商提出了ASIC實現方式，它把轉發過程的所有細節全部採用硬體方式來實現。另外在交換網上採用了CrossBar或共享記憶體的方式解決了內部交換的問題。這樣，路由器技術的性能達到千兆比特，即早期的千兆交換式路由器（Gigabit Switch Router，GSR）。

第五代

網路處理器分布轉發，網路交換

典型產品：華為Quidway NetEngine 80/40系列產品。

從上面的發展過程我們可以看到，每一次的技術進步都是因為隨著業務發展而出現了新的需求。不過在前網際網路泡沫時代，主要的矛盾集中在路由器的轉發性能上，所以前四代的路由器技術的最大進步在於速度。但是在寬頻網際網路一路高歌迅速發展的同時，作為其基礎的IP網路技術的缺陷也就越來越充分地暴露出來。網路無管理無法運營的問題、IP位址缺乏問題、IP業務服務質量問題、IP安全等問題都在嚴重阻礙網路進一步發展。隨著寬頻網際網路泡沫的破滅，人們進行了深刻的反省—業務才是網路的真正價值所在，一切的技術要求都應圍繞著業務來進行。各種新技術也紛紛出現，比如網路管理技術、用戶管理技術、業務管理技術、MPLS技術，VPN技術，可控組播技術、IP-QoS技術，流量工程技術等。

IP標準也在逐步修改成熟。隨著新技術的出現和標準化的進展，對高速路由器的業務功能要求也越來越高。基於這些問題，第四代路由器技術採用ASIC技術的固有的不靈活、業務提供周期長等缺陷也不可避免地出現了。第五代路由器技術在硬體體系結構上繼承了第四代路由器技術的成果，在關鍵的IP業務流程處理上採用了可程式的、專為IP網路設計的網路處理器技術。網路處理器（NP）通常由若干微處理器和一些硬體協處理器組成，多個微處理器並行處理，通過軟體來控制處理流程。對於一些複雜的標準的操作(如記憶體操作、路由表查找算法、QoS的擁塞控制算法、流量調度算法等)採用硬體協處理器來提高處理性能。這樣實現業務靈活性和高性能的有機結合。

第六代

滿足IP業務發展要求

第五代路由器技術的出現，極大地滿足了當前數據、語音、圖像綜合承載的需求，並大大增強了網路對MPLS VPN的支持能力。由於第五代路由器技術在業務特性上所具有的強大優勢，所以已成為當前建設寬頻骨幹網路、匯聚網路的首選。隨著成本的進一步降低與網路業務的進一步豐富，採用網路處理器技術的第五代路由器技術正在向網路的更低端發展。